EP0746007A2 - Polarisiertes elektromagnetisches Relais - Google Patents

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EP0746007A2
EP0746007A2 EP96108869A EP96108869A EP0746007A2 EP 0746007 A2 EP0746007 A2 EP 0746007A2 EP 96108869 A EP96108869 A EP 96108869A EP 96108869 A EP96108869 A EP 96108869A EP 0746007 A2 EP0746007 A2 EP 0746007A2
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EP
European Patent Office
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armature
relay according
coil
base body
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EP96108869A
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English (en)
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EP0746007B1 (de
EP0746007A3 (de
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Heinz Stadler
Michael Dittmann
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TE Connectivity Solutions GmbH
Original Assignee
Tyco Electronics Logistics AG
Siemens AG
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Publication of EP0746007A3 publication Critical patent/EP0746007A3/de
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H51/22—Polarised relays
    • H01H51/2272—Polarised relays comprising rockable armature, rocking movement around central axis parallel to the main plane of the armature
    • H01H51/2281—Contacts rigidly combined with armature
    • H01H51/229—Blade-spring contacts alongside armature
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/026—Details concerning isolation between driving and switching circuit
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    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
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    • H01H50/14—Terminal arrangements

Definitions

  • a relay of the type mentioned is described in WO 94/22156.
  • a bobbin is placed directly on the base, which in addition to the coil winding and the core also carries the yokes and the permanent magnet and which is connected directly to the base in side areas.
  • a cap placed over the bobbin is connected to the base to form a closed housing.
  • This known structure is designed for conventional solder connection technology; for stronger mechanical or thermal loads, however, the connection structure of the base and the coil body is not designed.
  • relays should, as far as possible, be able to withstand the mechanical and thermal loads occurring with these techniques without their construction the precisely set characteristic values of the relay deteriorate.
  • the aim of the present invention is to construct a polarized relay of the type mentioned in such a way that on the one hand the insulation between the contacts and the coil is improved and on the other hand the construction is made more stable overall, so that the desired characteristics of the relay are set in a simpler manner and safer to maintain when handling or operating the relay.
  • a basic construction is to be created which is suitable only for the installation of different connection elements both for solder pin connection and for SMT connection and for press-in connection.
  • this aim is achieved in the aforementioned relay structure in that a base body made of insulating material is provided, which forms a partition parallel to the base plane - with bushings for the yokes - between the armature and the coil, that the base body has side walls with the base is nested and forms an at least partially closed switching space with it and that the base body has a shoulder on both sides of the armature, under which the contact pins arranged in a row are located and which is suitable as a support area for these pins if necessary.
  • the base body provided according to the invention results in a high rigidity and stability of the relay structure.
  • the adjustments made during production are thus reliably retained, even if mechanical or thermal loads act on the relay housing from the outside.
  • the construction according to the invention is particularly effective when connecting pins are used which extend vertically upwards from the base to the respective support region of the base body.
  • the connecting pins are fixed in each case in grooves in the base body and there by means of a hardenable sealing compound. So it is possible that after the assembly of the armature with a precise adjustment of the contact spacing of the base, the magnet system connected to the base body can be pushed onto the base until the armature lies exactly against the magnet system or has reached the specified air gaps to the yokes .
  • the base body By pouring in adhesive or potting compound, on the one hand, the base body can then be sealingly connected to the base, the connecting pins being cast in the grooves mentioned in a preceding or simultaneous operation.
  • This control room also has compared to similarly constructed Relay has a very low air volume because the coil space is not included. This is particularly advantageous in the case of strong heat, such as when soldering the relay, in particular when reflow soldering SMT connections.
  • the base body thus forms closed side walls at least around the contact space, so that the housing cap which would otherwise be required can be dispensed with.
  • An embodiment in which the base body has an H-shaped cross section and thus also accommodates the coil in an upwardly open, trough-shaped coil space is particularly advantageous.
  • This coil space is expediently completely or at least partially filled with potting compound, which further increases the rigidity of the construction.
  • the relay is provided with press-in connection pins which are anchored in the base body in the manner mentioned above.
  • the press-in tool can press directly onto the encapsulated coil space, the press-in forces being transmitted to the connecting pins via the base body and there being no fear of impairment of the adjustments in the relay.
  • a cover plate can be attached to the top of the coil space.
  • This can be metallic or have a metallic outer layer in order to act as a heat shield, in particular in the case of surface mounting (SMT).
  • the relay shown in FIGS. 1 to 3 essentially consists of a base 1 with an armature 3 pivotably arranged above the base.
  • a base body 5 receives the base 1 from below and forms a closed contact space 4 with it.
  • the base body 5 an upwardly open coil space 6, in which a coil 7 is inserted.
  • the base 1 has a flat bottom 11, which defines the base level of the relay, and partially raised peripheral sides 12.
  • contact carriers 13 with exposed fixed contacts 14 are punched out parallel to the base level 8 and punched out; in one piece with the contact carriers, connection pins 15 are formed downwards, which usually serve as solder connections.
  • contact spring connecting pins 16 are embedded from the board material, the extensions of which serve upward as bearing supports 16 a for the armature 3.
  • the armature 3 consists of an essentially elongated ferromagnetic sheet which has an upwardly curved bearing curvature 31 in its central section to define a rolling axis running transversely to its longitudinal extent.
  • the two wings of the armature each define pole faces 32 in their end sections.
  • a movable contact arrangement with an insulating jacket 33 is arranged, in which two elongated contact springs 34 are embedded in a plane next to each other, such that their ends are exposed below the armature ends and each carry movable contacts 35, which with the underlying fixed contacts 14 work together.
  • Each contact spring has an im Lateral area emerging from the sheath 33, in the area of the armature bearing arched and angled into a vertical position, the bearing band 36, which is welded to an associated contact spring connecting pin 16 with a corresponding fastening section 37 or is conductively connected to it in some other way.
  • the insulating sheath 33 has upwardly formed pins 38 which are inserted through bores in the armature 3 and deformed on the upper side thereof, so that the movable contact arrangement with the contact springs 34 is firmly connected to the armature 3 and thus takes part in its switching movement.
  • the desired contact distance between the movable contacts 35 and the fixed contacts 14 is first set in a suitable manner before the bearing strips 36 are connected to the connecting pins 16.
  • the base body 5 made of insulating material has a generally H-shaped cross section with a partition 51 parallel to the base plane and circumferential side walls 52, which together with the partition 51 form the switching space 4 mentioned below and the coil space 6 upwards.
  • two bushings 53 are recessed, in which two ferromagnetic yokes 54 are inserted standing vertically.
  • a rod-shaped permanent magnet 55 is fastened between clamping ribs 56 (see FIG. 3) between the lower ends of the two yokes 54.
  • the permanent magnet is magnetized in three poles in such a way that it generates a permanent magnet pole (N) in the center above the armature axis and two opposite poles (S) at both ends.
  • paragraphs 57 are formed below the partition 51, which lie above the connecting pins 15 and 16 and, if necessary, can serve as support areas for corresponding extended connecting pins. In any case, these paragraphs provide additional stiffening of the base body; special configurations will be described later.
  • the coil 7 has a coil body 71 made of insulating material, on which a winding 73 is arranged between flanges 72.
  • a core 74 is arranged in an axial through opening of the coil former.
  • each coil terminal pins 75 are anchored in the flanges 72.
  • the coil 7 is inserted from above into the coil space 6 of the base body, the coil connection pins 75 being inserted through corresponding holes 58 in the base body.
  • the coil is then fixed in the base body with potting compound, the yokes 54 and the permanent magnet 55 also being glued.
  • the bushings are also tightly sealed. Filling the coil space 6 with potting compound creates a very stable bond that can also absorb high mechanical forces.
  • a plate 76 is placed above the coil, which offers a flat surface for labeling.
  • the plate can be made of metal or be coated with metal so that it forms a heat shield when the relay is exposed to strong heat radiation, for example in SMT assembly.
  • the base 1 pre-assembled with the armature 3 is inserted into the switching space 4 of the base body, the side walls 52 of the base body engaging in a box shape over the side walls 12 of the base.
  • the base 1 is pushed in so far that the bearing curvature 31 bears more or less on the permanent magnet 55 and the armature can optionally abut one of the yokes.
  • the switching mobility of the armature can be checked by inserting a test pin through ventilation openings 17 (shown in FIG. 8) and measuring the switching movement.
  • two ventilation or test openings 17, one under each anchor wing, are provided. These are located in the middle between the two contact springs in the area of a raised insulating web 18.
  • the base 1 After setting the exact position between the armature and the permanent magnet or yoke, the base 1 is firmly connected to the base body 5, preferably by casting of potting compound or adhesive in the edge gap between the respective side walls.
  • the ventilation and test openings 17 can later be closed separately.
  • FIGS. 3, 4 and 5 for example, a groove 63 is formed in the contact space below the shoulders 57, which is delimited by the outer wall 52 of the base body and by a wall web 59.
  • This wall web 59 also forms an insulation between the metal parts of the armature and the connection elements or bearing strips 36 of the contact springs.
  • potting compound 63 can be poured into these grooves in order to firmly anchor projecting connecting pins in the base body; this also increases the rigidity.
  • FIG. 4 shows an embodiment of connection pins 20 which is inserted in the base area through the injected circuit board of the contact carrier 13 and is contacted in a suitable manner in openings 13a.
  • the connection pins 20 with a rectangular cross section are anchored at their upper end section 21 in the sealing compound 60 and are bent outwards with their lower ends in the form of SMT connection lugs 22.
  • round connecting pins 23 are anchored in the base in the same way and contacted with the carrier board 13.
  • the upper end sections 24 are anchored in the casting compound 60, while the lower ends in this case are deformed into press-in handles 25.
  • the press-in pins can also have a rectangular cross-section as in FIG. 4 or some other cross-sectional shape.
  • the relay according to FIGS. 4 and 5 has the same or similar structure as that shown previously; minor modifications are possible within the scope of the invention.
  • a particularly simple way of attaching and contacting the pins 20 and 23 is that in the Contact carrier 13 forming plate openings 13a are recessed, which have a slightly smaller cross section than the pins 20 and 23 to be inserted. Depending on the cross-sectional shape of the pins, these openings 13a are also round or rectangular.
  • the recesses 11a in the base 1 or in the base base 11, on the other hand, are somewhat larger in cross section than the pins 20 or 23, so that the edge of the openings 13a around the pins is somewhat exposed.
  • FIG. 5 a laterally protruding bearing journal 41 is additionally shown in the right half of the anchor representation, which lies in a bearing shell 61 of the base body or of the wall web 59.
  • the armature can, if necessary, be positioned more precisely in relation to the base body and the permanent magnet 55.
  • the storage is thus independent of the shape and properties of the bearing belts 36.
  • These bearing belts 36 are unnecessary in this case and can be replaced by a simple flexible connecting section 42, as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the area of the armature bearing from FIG. 6 is shown again in detail in FIG. 9, the section here being moved somewhat outward into the side wall of the base body in order to show the bearing shell 61.
  • the meandering connecting section 42 has an integrally molded connecting pin 43 which is guided through an opening 19 in the base to the outside.
  • the opening 19 is closed and the connecting pin 43 is fixed by a locking pin 62 formed on the base body.
  • the bearing part of the armature is again shown schematically from the side.
  • connection section 42 is extrusion-coated in its horizontal and obliquely upward part by the sheath 33 of the contact arrangement, so that only the vertical part acts resiliently.
  • a closure piece 44 is sprayed onto the connection section.
  • FIG. 12 shows that a meandering or also differently shaped connection section 42 can also be connected to a solid connection pin 23 anchored in the base, similar to that in FIG. 5, instead of a molded-on thin connection pin.
  • the pin 23 is in this case inserted through a recess 45 of the connecting portion 42 and conductively connected to it in a manner not shown.
  • FIGS. 13 and 14 show a further modification in two detailed views, the armature being supported as before by a bearing journal 41 and the contact springs each having a round connection section 42, which runs from the armature to the outside as a torsion bar parallel to the bearing axis Pin 23 are connected.
  • FIGS. 15 and 16 A further modification of the armature bearing is shown in FIGS. 15 and 16, which largely correspond to the representation in FIGS. 6 and 7.
  • the armature is mounted on the permanent magnet 55 via an additional bearing piece 46, which forms a bearing cutting edge 47.
  • the armature has a bearing notch 48 formed in its axial area which, like the bearing cutting edge, has an obtuse angle of any kind or can also be rounded.
  • the contact springs In this case, 34 are connected to a connecting pin 23 via a meandering connecting section 42.

Abstract

Das Relais besitzt einen zwischen einem Sockel (1) und einer Spule (7) angeordneten Wippanker (3), der durch einen Dauermagneten (55) jeweils in eine von zwei Schaltpositionen gezogen wird. Mit dem Dauermagneten sind Kontaktfedern (34) verbunden, die mit im Sockel verankerten Festkontakten (14) zusammenwirken. Zur Stabilisierung der Konstruktion und zur Trennung zwischen einem Kontaktraum (4) und einem Spulenraum (6) ist ein Grundkörper mit vorzugsweise H-förmigem Querschnitt vorgesehen, der den Sockel (1) schachtelförmig übergreift und der beiderseits des Ankers Absätze (57) aufweist, an denen sich Anschlußstifte des Sockels abstützen können. Durch Ausgießen des Spulenraums (6) mit Vergußmasse erhält die Konstruktion eine hohe Stabilität. Auf diese Weise können mit ein und derselben Bauform sowohl herkömmliche Lötstiftanschlüsse, SMT-Anschlüsse und Einpreßanschlüsse verwendet werden. Der stabile Grundkörper kann hohe mechanische Druckkräfte auf die an ihm abgestützten Einpreß-Anschlußstifte übertragen oder auch bei SMT-Anschlüssen die Stabilität gegenüber thermischen Einflüssen gewährleisten. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein polarisiertes elektromagnetisches Relais mit
    • einem Sockel aus Isolierstoff, der mit seiner Bodenseite eine Grundebene definiert und in dem Träger für Festkontakte sowie Kontakt-Anschlußstifte verankert sind,
    • einem über dem Sockel angeordneten Wipp-Anker, der mittig beiderseits mit zur Grundebene paralleler Drehachse gelagert ist,
    • einer oberhalb des Ankers angeordneten Spule mit zur Grundebene paralleler, zur Ankerdrehachse senkrechter Achse,
    • einem in der Spule axial angeordneten Kern mit an beiden Enden senkrecht zur Grundebene nach unten gerichteten Jochen, die jeweils mit den Enden des Ankers Arbeitsluftspalte bilden,
    • einer Dauermagnetanordnung, die in den Jochen gleichnamige Magnetpole und über der Ankerdrehachse einen dazu ungleichnamigen Magnetpol erzeugt, und
    • einer über eine Isolierstoff-Umhüllung mit dem Anker fest verbundene Kontaktfederanordnung, die entsprechend der Ankerbewegung mit den Festkontakten des Sockels zusammenwirkt.
  • Ein Relais der eingangs genannten Art ist in der WO 94/22156 beschrieben. Dort ist auf den Sockel unmittelbar ein Spulenkörper aufgesetzt, der zusätzlich zur Spulenwicklung und dem Kern auch die Joche und den Dauermagneten trägt und der in Seitenbereichen direkt mit dem Sockel verbunden ist. Eine über den Spulenkörper gestülpte Kappe ist mit dem Sockel zur Bildung eines geschlossenen Gehäuses verbunden. Dieser bekannte Aufbau ist für herkömmliche Lötanschlußtechnik konzipiert; für stärkere mechanische oder thermische Belastungen ist die Verbindungsstruktur von Sockel und Spulenkörper jedoch nicht ausgelegt. Da jedoch für die Bestückung von Leiterplatten zunehmend neben der herkömmlichen Kontaktierung über Lötanschlußstifte auch die Oberflächenmontagetechnik (SMT) und die Anschlußtechnik mit Einpreßstiften gewünscht wird, sollen Relais von ihrer Konstruktion her möglichst auc den bei diesen Techniken auftretenden mechanischen bzw. thermischen Belastungen standhalten, ohne daß die genau eingestellten Kennwerte des Relais sich verschlechtern.
  • Aus der DE 27 23 430 Al ist auch bereits ein Drehankerrelais mit einem Grundkörper mit einem H-Querschnitt bekannt, der einen Spulenraum an der Unterseite von einem Kontaktraum an der Oberseite trennt. Die dortige Konstruktion erfordert allerdings relativ lange, in den Seitenwänden des Grundkörpers eingebettete Kontaktanschlußelemente. Die Verbindung dieser Anschlußelemente im oberseitigen Kontaktraum ist außerdem weder zur Aufnahme der Druckbelastung für Einpreßstifte geeignet noch kann die Kontaktanordnung gefahrlos der thermischen Belastung bei Oberflächenmontagetechnik ausgesetzt werden.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein polarisiertes Relais der eingangs genannten Art konstruktiv so zu gestalten, daß einerseits die Isolation zwischen den Kontakten und der Spule verbessert und andererseits die Konstruktion insgesamt stabiler gestaltet wird, so daß die gewünschten Kennwerte des Relais auf einfachere Weise eingestellt und bei der Handhabung bzw. beim Betrieb des Relais sicherer beibehalten werden. Insbesondere soll dabei eine Grundkonstruktion geschaffen werden, die lediglich durch den Einbau unterschiedlicher Anschlußelemente sowohl für Lötstiftanschluß als auch für SMT-Anschluß und für Einpreß-Anschluß geeignet ist.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei dem genannten Relaisaufbau dadurch erreicht, daß ein Grundkörper aus Isolierstoff vorgesehen ist, der eine zur Grundebene parallele Trennwand - mit Durchführungen für die Joche - zwischen dem Anker und der Spule bildet, daß der Grundkörper mittels Seitenwänden mit dem Sockel verschachtelt ist und mit diesem einen zumindest teilweise geschlossenen Schaltraum bildet und daß der Grundkörper beiderseits des Ankers einen Absatz aufweist, unter dem sich die jeweils in einer Reihe angeordneten Kontakt-Anschlußstifte befinden und der im Bedarfsfall als Abstützbereich für diese Anschlußstifte geeignet ist.
  • Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Grundkörper ergibt sich eine hohe Steifigkeit und Stabilität des Relaisaufbaus. Die bei der Fertigung eingestellten Justierungen werden so sicher beibehalten, auch wenn von außen mechanische oder thermische Belastungen auf das Relaisgehäuse einwirken. Diese Vorteile des stabileren Aufbaus kommen auch dann zur Geltung, wenn die zu beiden Seiten des Ankers vorgesehenen Abstützbereiche nicht für die Abstützung von Anschlußstiften benötigt werden, weil nur einfache, aus der im Sockel eingespritzten Leiterplatine abgebogene Lötanschlußstifte vorgesehen sind.
  • Besonders wirksam ist der erfindungsgemäße Aufbau jedoch dann, wenn Anschlußstifte verwendet werden, die sich vom Sockel senkrecht nach oben bis zu dem jeweiligen Abstützbereich des Grundkörpers erstrecken. Um bei der Fertigung eine Überbestimmung zu vermeiden, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Anschlußstifte jeweils in Nuten des Grundkörpers und dort mittels aushärtbarer Vergußmasse fixiert werden. So ist es möglich, daß nach der Montage des Ankers mit einer genauen Einstellung der Kontaktabstände der Sockel das mit dem Grundkörper verbundene Magnetsystem auf den Sockel soweit aufgeschoben werden kann, bis der Anker exakt am Magnetsystem anliegt bzw. die vorgegebenen Luftspalte zu den Jochen erreicht hat. Durch Eingießen von Klebstoff bzw. Vergußmasse kann dann einerseits der Grundkörper mit dem Sockel abdichtend verbunden werden, wobei die Anschlußstifte in den erwähnten Nuten in einem vorausgehenden oder gleichzeitigen Arbeitsgang vergossen werden. Es entsteht so ein dichter und stabiler Schaltraum, der gegenüber der Spule isoliert ist. Dieser Schaltraum besitzt auch im Vergleich zu ähnlich aufgebauten Relais ein sehr geringes Luftvolumen, da der Spulenraum nicht mit eingeschlossen ist. Dies ist besonders vorteilhaft bei starker Wärmeeinwirkung, wie etwa beim Löten des Relais, insbesondere bei Reflowlöten von SMT-Anschlüssen.
  • Der Grundkörper bildet somit zumindest um den Kontaktraum geschlossene Seitenwände, so daß die sonst erforderliche Gehäusekappe entfallen kann. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei der der Grundkörper einen H-förmigen Querschnitt besitzt und so auch die Spule in einem nach oben offenen, wannenförmigen Spulenraum aufnimmt. Dieser Spulenraum wird zweckmäßigerweise ganz oder zumindest teilweise mit Vergußmasse gefüllt, wodurch die Steifigkeit der Konstruktion weiter erhöht wird. Dies ist besonders von Vorteil, wenn das Relais mit Einpreß-Anschlußstiften versehen ist, die in der oben erwähnten Weise im Grundkörper verankert werden. In diesem Fall kann das Einpreßwerkzeug unmittelbar auf den vergossenen Spulenraum drücken, wobei die Einpreßkräfte über den Grundkörper auf die Anschlußstifte übertragen werden und eine Beeinträchtigung der Justierungen im Relais nicht zu befürchten ist. An der Oberseite des Spulenraums kann bedarfsweise eine Abdeckplatte angebracht werden. Diese kann metallisch sein oder eine metallische Außenschicht aufweisen, um insbesondere bei Oberflächenmontage (SMT) als Hitzeschild zu wirken.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
    • Figur 1 die Hauptbaugruppen eines erfindungsgemäß gestalteten Relais vor dem Zusammenbau in perspektivischer, teilweise geschnittener Darstellung,
    • Figur 2 das Relais von Figur 1 in zusammengebautem Zustand,
    • Figur 3 einen Schnitt durch das Relais von Figur 2 mit beiderseits einer Mittelebene etwas versetzter Schnittführung,
    • Figur 4 einen Figur 3 entsprechenden Schnitt durch ein Relais mit SMT-Anschlußstiften,
    • Figur 5 einen Figur 3 entsprechenden Schnitt durch ein Relais mit Einpreß-Anschlußstiften,
    • Figur 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht auf ein Relais mit einer gegenüber Figur 1 abgewandelten Anker- und Kontaktanordnung,
    • Figur 7 eine Schnittansicht von oben auf die Hälfte des Ankers von Figur 6,
    • Figur 8 eine Querschnittsansicht auf das Relais von Figur 6,
    • Figur 9 eine Detail-Schnittansicht auf die Ankerlagerung und den Kontaktfederanschluß des Relais nach den Figuren 6 bis 8,
    • Figur 10 und 11 zwei abgewandelte Ausführungsformen der Kontaktfederanschlüsse in einer Figur 9 vergleichbaren Seitenansicht,
    • Figur 12 eine weitere Abwandlung eines Kontaktfederanschlusses und der Ankerlagerung in teilweise geschnittener Seitenansicht,
    • Figur 13 eine Figur 7 vergleichbare Schnittansicht von oben auf eine Ankerhälfte in einer abgewandelten Ausführungsform,
    • Figur 14 eine Seitenansicht auf die Ankerlagerung von Figur 13,
    • Figur 15 und 16 eine weitere Ausführungsform eines Relais in zwei Ansichten.
  • Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Relais besteht im wesentlichen aus einem Sockel 1 mit einem über dem Sockel schwenkbar angeordneten Anker 3. Ein Grundkörper 5 nimmt den Sockel 1 von unten auf und bildet mit diesem einen geschlossenen Kontaktraum 4. Außerdem bildet der Grundkörper 5 einen nach oben offenen Spulenraum 6, in welchen eine Spule 7 eingesetzt wird.
  • Der Sockel 1 besitzt einen flachen Boden 11, der die Grundebene des Relais definiert, sowie teilweise hochgezogene Umfangsseiten 12. In den Isolierstoff des Sockels sind parallel zur Grundebene von einer Blechplatine 8 freigestanzte Kontaktträger 13 mit freiliegenden Festkontakten 14 eingebettet; einstückig mit den Kontaktträgern sind nach unten Anschlußstifte 15 angeformt, die gewöhnlich als Lötanschlüsse dienen. Außerdem sind in die Seitenwände jeweils Kontaktfeder-Anschlußstifte 16 aus dem Platinenmaterial eingebettet, deren Verlängerungen nach oben als Lagerstützen 16a für den Anker 3 dienen.
  • Der Anker 3 besteht aus einem im wesentlichen langgestreckten ferromagnetischen Blech, das in seinem Mittelabschnitt eine nach oben gebogene Lagerwölbung 31 zur Definition einer quer zu seiner Längserstreckung verlaufenden Abrollachse besitzt. Die beiden Flügel des Ankers definieren in ihren Endabschnitten jeweils Polflächen 32.
  • Unterhalb des Ankers ist eine bewegliche Kontaktanordnung mit einer Isolierstoff-Umhüllung 33 angeordnet, in die zwei langgestreckte Kontaktfedern 34 in einer Ebene nebeneinander eingebettet sind, derart, daß sie mit ihren Enden jeweils unterhalb der Ankerenden freiliegen und dort jeweils bewegliche Kontakte 35 tragen, die mit den darunter liegenden Festkontakten 14 zusammenarbeiten. Jede Kontaktfeder besitzt ein im Seitenbereich aus der Umhüllung 33 heraustretendes, im Bereich der Ankerlagerung bogenförmig geformtes und in eine senkrechte Stellung abgewinkeltes Lagerband 36, welches mit einem entsprechenden Befestigungsabschnitt 37 an einen zugehörigen Kontaktfeder-Anschlußstift 16 angeschweißt oder auf andere Weise mit diesem leitend verbunden ist. Die Isolierstoff-Umhüllung 33 besitzt nach oben angeformte Zapfen 38, welche durch Bohrungen des Ankers 3 gesteckt und an dessen Oberseite verformt sind, so daß die bewegliche Kontaktanordnung mit den Kontaktfedern 34 fest mit dem Anker 3 verbunden ist und so dessen Schaltbewegung mitmacht. Bei der Montage des Ankers 3 auf dem Sockel 1 wird zunächst auf geeignete Weise der gewünschte Kontaktabstand zwischen den beweglichen Kontakten 35 und den Festkontakten 14 eingestellt, bevor die Lagerbänder 36 mit den Anschlußstiften 16 verbunden werden.
  • Der Grundkörper 5 aus isolierendem Material besitzt einen allgemein H-förmigen Querschnitt mit einer zur Grundebene parallelen Trennwand 51 und umlaufenden Seitenwänden 52, welche zusammen mit der Trennwand 51 nach unten den erwähnten Schaltraum 4 und nach oben den Spulenraum 6 bilden. In der Trennwand 51 sind zwei Durchführungen 53 ausgespart, in welche zwei ferromagnetische Joche 54 senkrecht stehend eingefügt werden. Zwischen den unteren Enden der beiden Joche 54 ist ein stabförmiger Dauermagnet 55 zwischen Klemmrippen 56 (siehe Figur 3) befestigt. Der Dauermagnet ist dreipolig derart aufmagnetisiert, daß er mittig über der Ankerachse einen Dauermagnetpol (N) und an den beiden Enden zwei dazu entgegengesetzte Pole (S) erzeugt. Entlang den beiden Längsseiten des Grundkörpers 5 sind unterhalb der Trennwand 51 Absätze 57 angeformt, die über den Anschlußstiften 15 und 16 liegen und im Bedarfsfall als Abstützbereiche für entsprechende verlängerte Anschlußstifte dienen können. In jedem Fall geben diese Absätze eine zusätzliche Versteifung des Grundkörpers; spezielle Ausgestaltungen werden später noch beschrieben.
  • Die Spule 7 besitzt einen Spulenkörper 71 aus Isolierstoff, auf dem eine Wicklung 73 zwischen Flanschen 72 angeordnet ist. In einer axialen Durchgangsöffnung des Spulenkörpers ist ein Kern 74 angeordnet. Außerdem sind in den Flanschen 72 jeweils Spulenanschlußstifte 75 verankert.
  • Bei der Montage wird die Spule 7 von oben in den Spulenraum 6 des Grundkörpers eingesetzt, wobei die Spulenanschlußstifte 75 durch entsprechende Löcher 58 des Grundkörpers gesteckt werden. Danach wird die Spule in dem Grundkörper mit Vergußmasse fixiert, wobei auch die Joche 54 und der Dauermagnet 55 verklebt werden. Die Durchführungen sind damit auch dicht verschlossen. Durch Ausfüllen des Spulenraums 6 mit Vergußmasse entsteht ein sehr stabiler Verbund, der auch hohe mechanische Kräfte aufzunehmen vermag. Oberhalb der Spule wird beispielsweise eine Platte 76 aufgesetzt, die eine ebene Oberfläche zur Beschriftung bietet. Die Platte kann aus Metall bestehen oder mit Metall beschichtet sein, so daß sie einen Hitzeschild bildet, wenn das Relais beispielsweise in SMT-Montage einer starken Wärmestrahlung ausgesetzt wird.
  • Danach wird der mit dem Anker 3 vormontierte Sockel 1 in den Schaltraum 4 des Grundkörpers eingesetzt, wobei die Seitenwände 52 des Grundkörpers schachtelförmig über die Seitenwände 12 des Sockels greifen. Der Sockel 1 wird soweit eingeschoben, daß die Lagerwölbung 31 mehr oder weniger am Dauermagneten 55 anliegt und der Anker wahlweise an einem der Joche anliegen kann. Die Schaltbeweglichkeit des Ankers kann dadurch überprüft werden, daß durch Lüftungsöffnungen 17 (in Figur 8 zu sehen) ein Prüfstift eingeführt wird und die Schaltbewegung mißt. Zu diesem Zweck sind zwei Lüftungs- bzw. Prüföffnungen 17, je eine unter jedem Ankerflügel, vorgesehen. Diese befinden sich jeweils in der Mitte zwischen den beiden Kontaktfedern im Bereich eines hochgezogenen Isoliersteges 18. Nach Einstellung der genauen Position zwischen Anker und Dauermagnet bzw. Jochen wird der Sockel 1 mit dem Grundkörper 5 fest verbunden, vorzugsweise durch Eingießen von Vergußmasse oder Klebstoff in den Randspalt zwischen den jeweiligen Seitenwänden. Die Lüftungs- und Prüföffnungen 17 können später separat verschlossen werden.
  • Wie in Figur 3, 4 und 5 beispielsweise zu sehen ist, ist im Kontaktraum unterhalb der Absätze 57 jeweils eine Nut 63 gebildet, die von der Außenwand 52 des Grundkörpers und von einem Wandsteg 59 begrenzt ist. Dieser Wandsteg 59 bildet zugleich eine Isolierung zwischen den Metallteilen des Ankers und den Anschlußelementen bzw. Lagerbändern 36 der Kontaktfedern. Wie in Figur 4 und 5 gezeigt ist, kann in diese Nuten 63 Vergußmasse eingegossen werden, um hineinragende Anschlußstifte fest im Grundkörper zu verankern; auch dadurch wird zusätzlich die Steifigkeit erhöht. In Figur 4 ist dabei eine Ausführungsform von Anschlußstiften 20 gezeigt, die im Sockelbereich durch die eingespritzte Platine der Kontaktträger 13 gesteckt und in Durchbrüchen 13a auf geeignete Weise mit dieser kontaktiert ist. Die Anschlußstifte 20 mit rechteckigem Querschnitt sind an ihrem oberen Endabschnitt 21 in der Vergußmasse 60 verankert und mit ihrem unteren Ende jeweils in Form von SMT-Anschlußfahnen 22 nach außen gebogen.
  • In Figur 5 sind in gleicher Weise runde Anschlußstifte 23 im Sockel verankert und mit der Trägerplatine 13 kontaktiert. Außerdem sind auch hier die oberen Endabschnitte 24 in der Vergußmasse 60 verankert, während die unteren Enden in diesem Falle zu Einpreßstielen 25 verformt sind. Natürlich kommen hier alle möglichen Arten von Einpreßzonen in Betracht; außerdem können die Einpreßstifte anstelle des gezeigten runden Querschnittes auch einen rechteckigen Querschnitt wie in Figur 4 oder eine sonstige Querschnittsform aufweisen. Im übrigen ist das Relais gemäß den Figuren 4 und 5 gleich oder ähnlich aufgebaut wie das vorher gezeigte; geringe Abwandlungen sind aber im Rahmen der Erfindung möglich.
  • Eine besonders einfache Art der Befestigung und Kontaktierung der Anschlußstifte 20 bzw. 23 besteht darin, daß in der die Kontaktträger 13 bildenden Platine Durchbrüche 13a ausgespart sind, die einen etwas kleineren Querschnitt besitzen als die durchzusteckenden Stifte 20 bzw. 23. Je nach Querschnittsform der Stifte sind auch diese Durchbrüche 13a rund oder rechteckig gestaltet. Die Aussparungen lla im Sockel 1 bzw. in dem Sockelboden 11 sind dagegen etwas größer im Querschnitt als die Stifte 20 bzw. 23, so daß der Rand der Durchbrüche 13a rund um die Stifte etwas freiliegt. Beim Einpressen der Anschlußstifte 20 bzw. 23 mit entsprechend großer Kraft in die Durchbrüche 13a legt sich deshalb der Rand des betreffenden Durchbruchs 13a unter leichter Durchbiegung an die Außenoberfläche des jeweiligen Stiftes 20 bzw. 23. Durch diese Durchdringung zwischen der Kontaktträger-Platine 13 und dem jeweiligen Anschlußstift 20 bzw. 23 ergibt sich eine bleibende Spannung, die die gewünschte Kontaktierung gewährleistet.
  • In Figur 5 ist zusätzlich in der rechten Hälfte der Ankerdarstellung ein seitlich vorstehender Lagerzapfen 41 gezeigt, der in einer Lagerschale 61 des Grundkörpers bzw. des Wandsteges 59 liegt. Auf diese Weise kann der Anker, falls nötig, genauer gegenüber dem Grundkörper und dem Dauermagneten 55 positioniert werden. Die Lagerung ist damit unabhängiger von der Form und den Eigenschaften der Lagerbänder 36. Diese Lagerbänder 36 sind in diesem Fall entbehrlich und können durch einen einfachen flexiblen Anschlußabschnitt 42 ersetzt werden, wie er in Figur 6 und 7 gezeigt ist. Der Bereich der Ankerlagerung aus Figur 6 ist in Figur 9 im Detail noch einmal gezeigt, wobei hier der Schnitt etwas nach außen in die Seitenwand des Grundkörpers verlegt ist, um die Lagerschale 61 zu zeigen. Der mäanderförmige Anschlußabschnitt 42 besitzt in diesem Fall einen einstückig angeformten Anschlußstift 43, der durch eine Öffnung 19 des Sockels nach außen geführt ist. Durch einen am Grundkörper angeformten Verschlußzapfen 62 wird die Öffnung 19 verschlossen und der Anschlußstift 43 fixiert. In Figur 10 ist wiederum schematisiert die Lagerpartie des Ankers von der Seite gezeigt. In diesem Fall ist ein einfach abgewinkelter Anschlußabschnitt 42 mit einem zusätzlichen angespritzten Verschlußstück 44 versehen, das mit dem Anschlußstift in die Öffnung 19 des Sockels eingesteckt wird und diese verschließt.
  • Eine weiter abgewandelte Ausführungsform des Lagerdetails zeigt Figur 11. In diesem Fall ist der Anschlußabschnitt 42 in seinem horizontalen und schräg nach oben führenden Teil von der Umhüllung 33 der Kontaktanordnung umspritzt, so daß nur der vertikale Teil federnd wirkt. Auch in diesem Fall ist auf dem Anschlußabschnitt ein Verschlußstück 44 aufgespritzt.
  • In Figur 12 ist in einer weiteren Abwandlung dargestellt, daß ein mäanderförmig oder auch anders geformter Anschlußabschnitt 42 anstelle eines angeformten dünnen Anschlußstiftes auch mit einem massiven, im Sockel verankerten Anschlußstift 23, ähnlich wie in Figur 5, verbunden sein kann. Der Anschlußstift 23 ist in diesem Fall durch eine Ausnehmung 45 des Anschlußabschnitts 42 gesteckt und auf nicht näher dargestellte Weise mit diesem leitend verbunden.
  • In den Figuren 13 und 14 ist eine weitere Abwandlung in zwei Detailansichten gezeigt, wobei der Anker über einen Lagerzapfen 41 wie vorher gelagert ist und die Kontaktfedern jeweils über einen Anschlußabschnitt 42, der als Torsionssteg parallel zur Lagerachse vom Anker nach außen verläuft, mit einem runden Anschlußstift 23 verbunden sind.
  • Eine weitere Abwandlung der Ankerlagerung ist in den Figuren 15 und 16 gezeigt, die weitgehend der Darstellung in den Figuren 6 und 7 entsprechen. In Abwandlung zu dem dortigen Ausführungsbeispiel ist hier gemäß Figur 15 der Anker über ein zusätzliches Lagerstück 46 am Dauermagneten 55 gelagert, das eine Lagerschneide 47 bildet. Der Anker besitzt eine in seinem Axialbereich eingeformte Lagerkerbe 48, die ebenso wie die Lagerschneide einen beliebig stumpfen Winkel aufweisen oder auch abgerundet ausgebildet sein kann. Die Kontaktfedern 34 sind in diesem Fall über einen mäanderförmigen Anschlußabschnitt 42 mit einem Anschlußstift 23 verbunden.
  • Weitere Abwandlungen sind möglich, insbesondere können einzelne Elemente aus den verschiedenen Beispielen, insbesondere die unterschiedlichen Ankerlagerungen und Kontaktfederanschlüsse, miteinander kombiniert werden.

Claims (20)

  1. Polarisiertes elektromagnetisches Relais mit
    - einem Sockel (1) aus Isolierstoff, der mit seiner Bodenseite (11) eine Grundebene definiert und in dem Träger (13) für Festkontakte (14) sowie Kontakt-Anschlußstifte (15, 16; 20; 23; 43) verankert sind,
    - einem über dem Sockel (1) angeordneten Wipp-Anker (3), der mittig beiderseits mit zur Grundebene paralleler Drehachse gelagert ist,
    - einer oberhalb des Ankers (3) angeordneten Spule (7) mit zur Grundebene paralleler, zur Ankerdrehachse senkrechter Achse,
    - einem in der Spule axial angeordneten Kern (74) mit an beiden Enden senkrecht zur Grundebene nach unten gerichteten Jochen (54), die jeweils mit den Enden des Ankers (32) Arbeitsluftspalte bilden,
    - einer Dauermagnetanordnung (55), die in den Jochen (54) gleichnamige Magnetpole (S) und über der Ankerdrehachse einen dazu ungleichnamigen Magnetpol (N) erzeugt, und
    - einer über eine Isolierstoff-Umhüllung (33) mit dem Anker (3) fest verbundene Kontaktfederanordnung (34), die entsprechend der Ankerbewegung mit den Festkontakten (14) des Sockels (1) zusammenwirkt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Grundkörper (5) aus Isolierstoff vorgesehen ist, der eine zur Grundebene parallele Trennwand (51) - mit Durchführungen (53) für die Joche (54) - zwischen dem Anker (3) und der Spule (7) bildet,
    daß der Grundkörper (5) mittels Seitenwänden (52) mit dem Sockel (1) verschachtelt ist und mit diesem einen zumindest teilweise geschlossenen Schaltraum (4) bildet und
    daß der Grundkörper (5) beiderseits des Ankers (3) einen Absatz (57) aufweist, unter dem sich die jeweils in einer Reihe angeordneten Kontakt-Anschlußstifte (15, 16; 20; 23) befinden und der im Bedarfsfall als Abstützbereich für diese Anschlußstifte geeignet ist.
  2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (5) einen im wesentlichen H-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die Spule (7) in einem nach oben offenen, wannenförmigen Spulenraum (6) angeordnet ist.
  3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (7) in dem Spulenraum (6) zumindest teilweise in Vergußmasse eingebettet ist.
  4. Relais nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenraum (6) oberseitig durch eine Abdeckplatte (76) verschlossen ist.
  5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (76) zumindest in einer oberseitigen Schicht aus Metall besteht.
  6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetanordnung einen stabförmigen, dreipolig magnetisierten Dauermagneten (55) umfaßt, der in dem Grundkörper (5) unterhalb der Trennwand (51) zwischen den Jochen (54) befestigt ist.
  7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (55) zwischen vertikalen Wandabschnitten (56) des Grundkörpers (5) eingeklemmt ist.
  8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfederanordnung zwei in einer Ebene angeordnete Kontaktfedern (34) umfaßt, wobei jede Kontaktfeder jeweils einen seitlich im Lagerbereich des Ankers (3) herausgeführten flexiblen Anschlußabschnitt (36; 42) aufweist, die mit einem im Sockel (1) verankerten Anschlußstift (16, 20; 23) verbunden ist.
  9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußabschnitt (36) zugleich als Lagerbänder für den Anker (3) dienen.
  10. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der mit dem Anker verbundenen Isolierumhüllung (33) seitlich im Lagerbereich des Ankers jeweils horizontale Lagerzapfen (41) angeformt sind, welche in entsprechenden Lagerschalen (61) des Grundkörpers (5) liegen.
  11. Relais nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußabschnitte (42) der Kontaktfedern (34) jeweils einstückig angeformte Anschlußstifte (43) bilden, welche durch Öffnungen (19) des Sockels (1) nach außen geführt sind.
  12. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Sockel (1) in einer Ebene eingebettete Leiterbahnen einer vorgestanzten Platine jeweils Träger (13) für die Festkontakte (14), gegebenenfalls nach oben gebogene Anschlußabschnitte (16a) für die Kontaktfedern und senkrecht nach unten herausgeführte Anschlußstifte (15; 16; 43) bilden.
  13. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Sockel (1) in einer Ebene eingebettete Leiterbahnen jeweils Träger (13) für die Festkontakte bilden und daß senkrecht zur Grundebene stehende Anschlußstifte (20; 23) durch die Ebene der Leiterbahnen hindurchtretend mit diesen verbunden sind und sich mit ihren oberen Enden (21) an dem Absatz (57) des Grundkörpers (5) abstützen.
  14. Relais nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Unterseite des Sockels austretenden Enden der Anschlußstifte (23) zu Einpreßstielen (25) geformt sind.
  15. Relais nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Unterseite des Sockels austretenden Enden der Anschlußstifte (20) zu SMT-Anschlußfahnen (22) geformt sind.
  16. Relais nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die oberseitigen Endabschnitte (21; 24) der Anschlußstifte (20; 23) im Bereich des Grundkörper-Ansatzes (57) in eine nach unten offene Nut (58) hineinragen und in dieser durch ausgehärtete Vergußmasse (60) fixiert sind.
  17. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sockel (1) unterhalb eines jeden Ankerflügels (3; 32) jeweils eine Prüf- und Lüftungsöffnung (17) vorgesehen ist.
  18. Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen jeweils im Bereich zwischen der Umhüllung (33) und ihrem Durchtritt durch die Öffnung (19) des Sockels einen mäanderförmigen Abschnitt (42) aufweisen.
  19. Relais nach Anspruch 11 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen (43) der Kontaktfedern (34) jeweils mit einem Verschlußstopfen (44) umhüllt sind, der die Öffnung (19) im Sockel verschließt.
  20. Relais nach Anspruch 11 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen (43) der Kontaktfedern (34) mit einem vom Grundkörper (5) nach unten vorstehenden Verschlußzapfen (62) in der Öffnung (19) des Sockels fixiert sind.
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